(57)【要約】【課題】マルチパスに影響されることなく、高精度に擬似距離を推定算出する。【解決手段】受信信号に基づくＣ／Ｎｏと、観測擬似距離の時間変化量とデルタレンジとの差分値である差分値ＤＶ（ｉｖ）とからマルチパスを判定する（Ｓ１０１−Ｓ１０３）。マルチパスが無ければ（Ｓ１０４：Ｎｏ）、擬似距離の誤差分散およびデルタレンジの誤差分散を固定値にして、重み付け係数を決定（Ｓ１０５）。一方、マルチパスが有れば（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、差分値の分散およびデルタレンジの分散を算出し（Ｓ１０６）、擬似距離の分散を算出して（Ｓ１０７）、算出した擬似距離の分散およびデルタレンジの分散から重み付け係数を決定する（Ｓ１０８）。そして、決定された重み付け係数を用いて重み付けハッチフィルタで擬似距離を推定算出する（Ｓ１０９）。【選択図】  図４
2011105445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳ測位信号の受信信号から擬似距離を推定する擬似距離推定方法であって、
前記受信信号のコード位相差に基づいて観測擬似距離を算出する観測擬似距離算出工程と、
前記受信信号のドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定工程と、
コード位相差に基づいて算出した前記観測擬似距離と、前回推定した推定擬似距離と、搬送波位相の変化量とを重み付けて加算するキャリアスムージングを用いて推定擬似距離を算出する推定擬似距離算出工程と、を有し、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率、および前記ドップラ周波数に基づいて決定される、擬似距離推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の擬似距離推定方法であって、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率と前記ドップラ周波数との差分値、または該差分値の統計量に基づいて決定される、擬似距離推定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の擬似距離推定方法であって、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率、前記ドップラ周波数、および前記推定擬似距離に基づいて決定される、擬似距離推定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の擬似距離推定方法であって、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率と前記ドップラ周波数との差分値の統計量、および前記推定擬似距離の統計量に基づいて決定される、擬似距離推定方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の擬似距離推定方法であって、
前記推定擬似距離算出工程は、前記搬送波位相の変化量に代えて前記ドップラ周波数に基づく値を重み付けて加算する、擬似距離推定方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の擬似距離推定方法であって、
前記受信信号に含まれるマルチパスを検出するマルチパス検出工程を有し、
前記推定擬似距離算出工程は、前記マルチパス検出工程において、マルチパスを検出したとき、前記キャリアスムージングにおける重みは前記観測擬似距離の変化率および前記ドップラ周波数に基づき決定され、前記マルチパスを検出しないとき、前記キャリアスムージングにおける重みは所定値に決定される、擬似距離推定方法。
【請求項７】
ＧＮＳＳ測位信号の受信信号から擬似距離を推定する処理を実行するための擬似距離推定プログラムであって、
前記受信信号のコード位相差に基づいて観測擬似距離を算出する観測擬似距離算出処理と、
前記受信信号のドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定処理と、
コード位相差に基づいて算出した前記観測擬似距離と、前回推定した推定擬似距離と、搬送波位相の変化量とを重み付けて加算するキャリアスムージングを用いて推定擬似距離を算出する推定擬似距離算出処理と、を有し、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率、および前記ドップラ周波数に基づいて決定される、擬似距離推定プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の擬似距離推定プログラムであって、
前記受信信号に含まれるマルチパスを検出するマルチパス検出処理をさらに有し、
前記推定擬似距離算出処理は、前記マルチパス検出処理において、マルチパスを検出したとき、前記キャリアスムージングにおける重みは前記観測擬似距離の変化率および前記ドップラ周波数に基づき決定され、前記マルチパスを検出しないとき、前記キャリアスムージングにおける重みは所定値に決定される、擬似距離推定プログラム。
【請求項９】
ＧＮＳＳ測位信号の受信信号に基づいて測位を行うＧＮＳＳ受信装置であって、
前記ＧＮＳＳ測位信号を受信する受信部と、
前記受信信号のコード位相差に基づいて観測擬似距離を算出する観測擬似距離算出部と、
前記受信信号のドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定部と、
コード位相差に基づいて算出した前記観測擬似距離と、前回推定した推定擬似距離と、搬送波位相の変化量とを重み付けて加算するキャリアスムージングを用いて推定擬似距離を算出する推定擬似距離算出部と、
前記推定擬似距離を用いて測位演算を行う測位演算部とを備え、
前記キャリアスムージングにおける重みは、前記観測擬似距離の変化率、および前記ドップラ周波数に基づいて決定される、ＧＮＳＳ受信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
前記受信信号に含まれるマルチパスを検出するマルチパス検出部を備え、
前記推定擬似距離算出部は、前記マルチパス検出部においてマルチパスを検出したとき、前記キャリアスムージングにおける重みは前記観測擬似距離の変化率および前記ドップラ周波数に基づき決定され、前記マルチパスを検出しないとき、前記キャリアスムージングにおける重みは所定値とする、ＧＮＳＳ受信装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のＧＮＳＳ受信装置を備えるとともに、
前記測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部を、備える移動端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して擬似距離を推定演算する擬似距離推定方法、特に、観測値から得られる擬似距離をキャリアスムージングすることで擬似距離を推定算出する擬似距離推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して測位を行う測位装置が、多く実用化されれており、各種の移動端末に利用されている。【０００３】
このような測位装置では、測位精度の高精度化が求められており、これを実現するために、キャリア位相情報を用いたキャリアスムージングという技術が従来から利用されている。キャリアスムージングとは、受信した測位信号のコード位相情報から直接算出した擬似距離（観測擬似距離）と、前回推定した擬似距離（推定擬似距離）およびキャリア位相変化量の加算値とを用いて、今回の推定擬似距離を算出するものである。【０００４】
この一つの推定演算方法として、例えば非特許文献１に示すように、"weighted-hatch-filter"（重み付けハッチフィルタ）が利用されている。重み付け係数を、観測擬似距離の分散と推定擬似距離の分散とから決定している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Kee, C., Walter,T., Enge, P., and Parkinson, B.,「Quality ControlAlgorithms on WAAS Wide-Area Reference Stations」, Journal of TheInstitute of Navigation, Vol.44, No.1, Spring, 1997, pp.53-62
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば市街地のように測位装置周辺に高層な建築物等が存在する場合、測位装置は、ＧＮＳＳ衛星からの直接的な測位信号とともに、高層な建築物等で反射した間接的な測位信号も受信してしまい、算出される擬似距離に誤差が生じる。このような現象はマルチパスと称され、このマルチパス誤差の影響により、観測擬似距離が大きな誤差を含む。【０００７】
ここで、重み付けハッチフィルタでは、重み付け係数が予め経験則等により設定された一定値を用いているため、従来の上述のキャリアスムージングを行っても、マルチパスが連続的に生じている期間では、推定される擬似距離の誤差も大きくなり、測位精度が低下してしまう。【０００８】
本発明の目的は、マルチパスに影響されることなく、高精度に擬似距離を推定算出することができる擬似距離推定方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、ＧＮＳＳ測位信号の受信信号から擬似距離を推定する擬似距離推定方法に関する。この擬似距離推定方法では、受信信号のコード位相差に基づいて観測擬似距離を算出する観測擬似距離算出工程と、受信信号のドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定工程と、コード位相差に基づいて算出した観測擬似距離と、前回推定した推定擬似距離と、搬送波位相の変化量とを重み付けて加算するキャリアスムージングを用いて今回の推定擬似距離を算出する推定擬似距離算出工程と、を有する。この擬似距離推定方法では、キャリアスムージングにおける重みは、観測擬似距離の変化率、およびドップラ周波数に基づいて決定される。【００１０】
この方法では、キャリアスムージングによる擬似距離の推定算出の際に、擬似距離変化量とドップラ周波数とに基づく重み付けが利用される。ここで、詳細は図１を用いて「発明を実施するための形態」で後述するが、擬似距離はコード位相に基づくものであり、マルチパスの影響を受けやすく、マルチパスが有る環境下では擬似距離誤差が大きくなり、マルチパスが無い環境下では擬似距離誤差は小さくなる。一方、ドップラ周波数はキャリア位相に基づくものであり、マルチパスの影響を受け難く、マルチパスの有無に関わらず安定している。したがって、これらの差分値を用いれば、マルチパスの影響のみを反映した値が得られる。【００１１】
したがって、従来のような一定値を用いることなく、マルチパスの状況に応じて、当該マルチパスの影響を反映した値を用いたキャリアスムージングを行うことで、マルチパスの影響を緩和し、高精度な擬似距離の推定算出が可能になる。【００１２】
また、この発明の擬似距離推定方法では、キャリアスムージングにおける重みは、観測擬似距離の変化率とドップラ周波数との差分値、または該差分値の統計量に基づいて決定される。【００１３】
また、この発明の擬似距離推定方法では、キャリアスムージングにおける重みは、観測擬似距離の変化率、ドップラ周波数、および推定擬似距離に基づいて決定される。【００１４】
また、この発明の擬似距離推定方法では、キャリアスムージングにおける重みは、観測擬似距離の変化率とドップラ周波数との差分値の統計量、および推定擬似距離の統計量に基づいて決定される。【００１５】
これらの方法では、キャリアスムージングの重み付けの具体的例を示している。【００１６】
また、この発明の擬似距離推定方法では、推定擬似距離算出工程は、搬送波位相の変化量に代えてドップラ周波数に基づく値を重み付けて加算する。【００１７】
この方法では、キャリアスムージングの補正項の一例を示しており、重み付けの設定に利用するドップラ周波数に基づく値を用いることで、別途搬送波位相の変化量を計測する必要が無くなり、処理が簡略化される。【００１８】
また、この発明の擬似距離推定方法では、受信信号に含まれるマルチパスを検出するマルチパス検出工程を有する。マルチパス検出工程においてマルチパスを検出したとき、推定擬似距離算出工程では、キャリアスムージングにおける重みは観測擬似距離の変化率およびドップラ周波数に基づき決定される。一方、マルチパスを検出しないとき、キャリアスムージングにおける重みは所定値に決定される。【００１９】
この方法では、マルチパスに応じた重み付けの設定方法を示しており、マルチパスがある場合にのみ上述の係数を用いる。これは、マルチパスが無い場合は、安定して擬似距離が得られる状態であり、キャリアスムージングを行う場合の係数も、擬似距離を高精度に推定するための値に、予め容易に設定できる。したがって、マルチパスが無い場合には、この固定の設定値を用いれば、推定演算速度を向上でき、処理負荷を低減できる。一方で、マルチパスが有る場合には、上述の係数設定を行うことで、マルチパスがあっても高精度に擬似距離を推定することができる。これにより、定常的に高精度な擬似距離の推定を行いながら、状況に応じて処理負荷を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、マルチパスが生じている環境下であっても、擬似距離を高精度に推定算出することができる。これにより、高精度な測位結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】マルチパスによる擬似距離およびデルタレンジの影響を説明する為の図である。
【図２】重み付けハッチフィルタに利用する誤差分散の決定方法を説明する為の図である。
【図３】本実施形態の擬似距離推定算出方法を用いた場合および従来の擬似距離推定算出方法を用いた場合の擬似距離誤差を示す図である。
【図４】本実施形態の擬似距離推定算出方法のフローチャートである。
【図５】本実施形態の擬似距離推定機能部の主要構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態の擬似距離推定機能を備えた移動端末１００の主要構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係る擬似距離推定方法およびこれを実現する擬似距離推定プログラムや擬似距離推定機能部について、図を参照して説明する。なお、本実施形態では、ＧＮＳＳのＧＰＳを例に説明するが、同様の他の測位システムに対しても本実施形態の方法および構成を適用することができる。
【００２３】
また、以下の説明では、擬似距離を推定するための状態空間モデルの線形方程式として、重み付けハッチフィルタを用いる例を示すが、カルマンフィルタ等の、重み付け係数を利用可能な他のフィルタ演算に対しても、本願の方法を適用することができる。
【００２４】
まず、本発明の擬似距離推定算出に必要なマルチパスの検出概念について、図１を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明のマルチパス検出概念を説明する為の図であり、図１（Ａ）は特定の１個のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を経時的に受信した際のＣ／Ｎｏと擬似距離誤差との時間遷移を示す図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）と同じ条件での擬似距離変化とデルタレンジとの時間遷移を示す図である。本実験は、自装置位置すなわち真擬似距離が既知の状態である前提で行われている。なお、デルタレンジとはドップラシフトに相当する。
【００２６】
ここで、図１（Ａ）における擬似距離誤差Ｅｒｒｏｒ（ＰＲ（ｉｖ））は、それぞれのエポック（ｅｐｏｃｈ）での擬似距離ＰＲ（ｉｖ）と真の擬似距離との差分値である。擬似距離ＰＲ（ｉｖ）は、各カウントタイミングに準じて受信信号のコード相関結果を過去側の所定時間長（例えば１秒間）積算した結果から算出される。
【００２７】
図１（Ａ）におけるＣ／Ｎｏ（ｉｖ）は、各エポックに準じて受信信号の二次元の相関スペクトルによる相関結果を過去側の所定時間長（例えば１秒間）積算した結果から算出される。なお、本実施形態では、二次元の相関スペクトルによる相関処理を示したが、他の相関処理結果であってもよい。
【００２８】
図１（Ｂ）における擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）は、各エポックでの擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋと、各エポックの直前のエポックでの擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋ−１との差分から算出される。
【００２９】
図１（Ｂ）におけるデルタレンジＤＲ（ｉｖ）は、それぞれのエポックに準じて受信信号のドップラ周波数を所定時間長（例えば）１秒間積分して算出される。
【００３０】
そして、図１（Ａ）のハッチング部に示すように、８０エポック〜１２０エポック程度の時間領域、および２５０エポック〜３６０エポック程度の時間領域は、擬似距離誤差Ｅｒｒｏｒ（ＰＲ（ｉｖ））は、略「０」となっており、当該時間領域ではマルチパスが発生しておらず、他の時間領域では少なからずマルチパスが発生している可能性が高いと考えられる。
【００３１】
この際、図１（Ｂ）に示すように、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）も、マルチパスが発生していない時間領域では安定し、マルチパスが発生している時間領域では変動が激しいことが分かる。
【００３２】
一方、図１（Ｂ）に示すように、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）は、マルチパスの発生の有無に無関係で一定である。これは、デルタレンジが、ドップラ周波数に依存するので、マルチパスの発生の有無には影響されないからだと考えられる。
【００３３】
ここで、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）は、距離の時間変化量すなわち速度単位で表され、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）は、ドップラ周波数の積分値を速度単位で表した値なので、これらを単純に四則演算することができる。これを利用し、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）をデルタレンジＤＲ（ｉｖ）で減算することで、差分値ＤＶ（ｉｖ）を算出する。この差分値ＤＶ（ｉｖ）は、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）とデルタレンジＤＲ（ｉｖ）との差分値であるので、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）が安定なマルチパスが発生していない時間領域では略一致値になり、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）が不安定なマルチパスが発生する時間領域では変動が大きくなる。
【００３４】
さらに、図１（Ｂ）に示すように、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）とデルタレンジＤＲ（ｉｖ）とは、時間遷移による値の遷移傾向が同じである。このため、差分値ＤＶ（ｉｖ）は、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）をデルタレンジＤＲ（ｉｖ）で規格化したような値となる。これにより、マルチパス以外の外的要因による影響を抑圧して擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）の時間遷移を観測することができる。
【００３５】
これらの特徴に基づいて、差分値ＤＶ（ｉｖ）、当該差分値ＤＶ（ｉｖ）を複数用いて算出された平均値ＤＶ（Ａｖ）、および標準偏差σＤＶのそれぞれ対して、実験的に得られた閾値を設定し、当該閾値によるマルチパス検出条件を満たした場合にマルチパスが有ると判定し、当該マルチパス検出条件を満たさない場合にマルチパスが無いと判定する。
【００３６】
このように、マルチパスの有無を判定すると、当該マルチパスの有無に応じて、次に示す重み付けハッチフィルタによるキャリアスムージング処理を実行して、擬似距離を推定算出する。
【００３７】
図２は本実施形態の擬似距離の推定算出に利用する重み付けハッチフィルタの重み付け係数を設定するための概念を示すグラフである。
【００３８】
まず、本実施形態で利用する重み付けハッチフィルタについて説明する。次に示す式１は、重み付けハッチフィルタを表す線形方程式であり、ｋはエポックを示し、ＰＲ（ｉｖ）ｋは、ｋエポックでの観測値により算出される観測擬似距離を示し、ＰＲｅ（ｉｖ）ｋは、ｋエポックでの推定による推定擬似距離を示す。ＤＲ（ｉｖ）ｋはｋエポックで算出されたデルタレンジである。σ２ＰＲｋは、ｋエポックでの観測擬似距離の誤差分散を示し、σ２ＰＲｅｋ−１は、ｋ−１エポックでの推定擬似距離の誤差分散を示す。
【００３９】
【数１】
2011105445.tif 000003
【００４０】
この式１では、状態変数である観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋおよびデルタレンジＤＲ（ｉｖ）ｋは観測値であり、係数に利用される推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋは、観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＰＲｋから算出されるものである。したがって、推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１とともに係数に利用される観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＰＲｋを設定できれば、推定擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋを算出できる。なお、（式１）では、キャリアスムージングの補正項に、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）ｋを用いているが、搬送波位相の変化分を用いてもよい。
【００４１】
この係数をマルチパスの有無に従い決定する。
【００４２】
まず、マルチパスが無い場合、上述のように擬似距離は安定し、擬似距離誤差も極小さいものとなる。そして、このような状態は、従前に実験的に行うことが可能である。したがって、このような実験結果やシミュレーション結果に基づいて、推定擬似距離が安定して得られるような固定値に、上述の誤差分散σ２ＰＲｋを設定する。
【００４３】
一方、マルチパスが有る場合には、上述のマルチパスの有無判断の際に算出した差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの標準偏差σＤＶｋを用いて誤差分散σ２ＰＲｋを設定する。
【００４４】
ここで、差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋは、次式（式２）で表される。
【００４５】
ＤＶ（ｉｖ）ｋ＝（ＰＲ（ｉｖ）ｋ−ＰＲｅ（ｉｖ）ｋ−１）−ＤＲ（ｉｖ）ｋ
−（式３）
そして、式３を変形すると、式４が得られる。
【００４６】
ＰＲ（ｉｖ）ｋ＝ＤＶ（ｉｖ）ｋ＋ＰＲｅ（ｉｖ）ｋ−１＋ＤＲ（ｉｖ）ｋ
−（式４）
ここで、これらは所定期間（１秒等）において無相関であるので、各誤差分散の関係は、式５で表すことができる。
【００４７】
σ２ＰＲｋ＝σ２ＤＶｋ＋σ２ＰＲｅｋ−１＋σ２ＤＲｋ                  −（式５）
ところで、マルチパスが存在する場合、差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＤＶｋは、マルチパスが無い場合の誤差分散よりも大きくなる。
【００４８】
図２は、受信信号のＣ／Ｎｏが３５［ｄＢ−Ｈｚ］あった場合に、当該Ｃ／Ｎｏを用いて確率密度関数を算出した場合の平均値０［ｍ／ｓ］の正規分布（ｎｏｒｍａｌに対応）と、このようなＣ／Ｎｏで且つマルチパス有りと判断された場合（図１に示す１２８エポックの場合）の差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの標準偏差σＤＶｋとの関係（ｍｏｄｉｆｉｅｄに対応）を示す図である。図中の９．５４［ｍ／ｓ］のポイントは、差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの３σすなわち３σＤＶｋに相当するとみなすことができる位置である。また、図中の６．６１［ｍ／ｓ］の位置は、Ｃ／Ｎｏを用いた確率密度関数による３σＣＮの位置を示す。
【００４９】
なお、このＣ／Ｎｏを用いた確率密度関数によるσＣＮは、下記の式５に示す近似式から算出している。
【００５０】
【数２】
2011105445.tif 000004
【００５１】
図２に示すように、マルチパスが有ると判断されるような場合、差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの３σＤＶｋは、Ｃ／Ｎｏに基づく近似式で得られた３σＣＮ範囲内にはなく、正規分布に従っているとは考えにくい。これは、マルチパスによる影響と考えられる。
【００５２】
したがって、マルチパスがある場合には、算出した差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの３σＤＶｋが正規分布にしたがっているものと仮定し、当該差分値ＤＶ（ｉｖ）ｋの３σＤＶｋを用いて、式５から観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＰＲｋを設定する。
【００５３】
この際、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）ｋの誤算分散σ２ＤＲｋが必要となるが、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）は上述のようにマルチパスの影響を殆ど受けず一定であるので、所定時間中（例えば１秒）に取得できる複数のデルタレンジＤＲ（ｉｖ）から既知の方法で算出すればよい。
【００５４】
そして、この観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＰＲｋとデルタレンジＤＲ（ｉｖ）ｋの誤算分散σ２ＤＲｋとを用いれば、推定擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋの誤差分散σ２ＰＲｅｋを式２から算出できる。
【００５５】
また、（式５）において、前回の推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１を代入する際には、次式によるデルタレンジの誤差分散による補正を行った上で、（式５）への代入を行う。
【００５６】
σ２ＰＲｅｋ−１＝σ２ＰＲｅｋ−１＋σ２ＤＲｋ                −（式７）
この処理を行うことで、デルタレンジの誤差分散の誤差の影響を抑圧することができる。
【００５７】
以上のような係数設定を行った場合の擬似距離推定算出結果を図３に示す。図３は、重み付けハッチフィルタを用いなかった場合と、従来の重み付け設定による重み付けハッチフィルタを用いた場合と、本実施得形態の重み付け設定による重み付けハッチフィルタを用いた場合の擬似距離算出結果を示すグラフである。図中において、ｃｓ−ｏｆｆが重み付けハッチフィルタを用いない場合、ｏｒｉｇｉｎａｌ−ｃｓが従来の場合、ｍｏｄｉｆｉｅｄ−ｃｓが本実施形態の場合を示す。また、図中において、ハッチング領域がマルチパス無しと判定されたエポック領域を示す。
【００５８】
図３に示すように、重み付けハッチフィルタを用いなければ、算出される擬似距離はバラツキが大きく、特にマルチパス有りの領域ではかなり大きなバラツキとなる。また、従来の重み付けを一定とする重み付けハッチフィルタを用いると、マルチパスの無い期間や、マルチパスの無い期間からマルチパスの有る期間に移行した直後では、擬似距離誤差が小さくなるが、マルチパスの有る期間が長くなると、次第に誤差が大きくなってしまう。
【００５９】
一方、本実施形態の重み付けをマルチパスにより可変にした重み付けハッチフィルタでは、マルチパスの無い期間もマルチパスの有る期間も、殆ど擬似距離誤差が発生しない。
【００６０】
これは、本実施形態の重み付けハッチフィルタでは、マルチパスの状況に応じた誤差分散から重み付け係数を決定しているからであり、この処理により、マルチパスの影響を抑圧して、高精度に擬似距離を推定算出することができる。
【００６１】
次に、本実施形態の擬似距離推定算出方法について、図４を参照して説明する。図４は本実施形態の擬似距離推定算出方法のフローチャートである。
【００６２】
まず、本実施形態のマルチパス検出方法では、Ｃ／Ｎｏ（ｉｖ）、擬似距離ＰＲ（ｉｖ）、およびデルタレンジＤＲ（ｉｖ）を、カウントタイミング毎（例えば１秒毎）に取得して記憶する（Ｓ１０１）。この際、Ｃ／Ｎｏ（ｉｖ）は、上述のようにカウントタイミング間の期間（例えば１秒間）に得られた二次元の相関スペクトルによる相関結果、すなわちコード位相軸の相関データ分布および周波数軸の相関データ分布から算出される。擬似距離ＰＲ（ｉｖ）は、上述のようにカウントタイミング間の期間（例えば１秒間）に得られたコード位相から既知の方法を用いて算出される。デルタレンジＤＲ（ｉｖ）は、上述のようにカウントタイミング間の期間（例えば１秒間）に得られたキャリア位相差から得られるドップラ周波数を積分することにより算出される。
【００６３】
次に、擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）を、擬似距離ＰＲ（ｉｖ）と直前の擬似距離ＰＲ（ｉｖ）とを差分することで得る。そして、この算出された擬似距離変化Ｒｒ（ｉｖ）とデルタレンジＤＲ（ｉｖ）とを差分演算して、差分値ＤＶ（ｉｖ）を算出し、記憶する（Ｓ１０２）。なお、この際、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）も記憶する。
【００６４】
次に、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）および標準偏差σＣ／Ｎｏ、差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）および標準偏差σＤＶを算出するサンプリング数のデータ数が存在するか、どうかを判定する。ここで、所定データ数を取得できなければ、判定不能とする。一方、所定データ数を取得できれば、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）および標準偏差σＣ／Ｎｏ、差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）および標準偏差σＤＶを算出する。
【００６５】
そして、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）および標準偏差σＣ／Ｎｏ、差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）および標準偏差σＤＶを算出すると、Ｃ／Ｎｏ（ｉｖ）、差分値ＤＶ（ｉｖ）、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）および標準偏差σＣ／Ｎｏ、差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）および標準偏差σＤＶに基づいて、マルチパスの有無を判定する（Ｓ１０３）。
【００６６】
ここで、マルチパスの有無は、次のように判定する。例えば、Ｃ／Ｎｏ（ｉｖ）が予め設定したＣ／Ｎｏの個別計測値用の閾値以上であり、差分値ＤＶ（ｉｖ）が予め設定した差分値の個別計測値用の閾値以下である場合に、マルチパス無しと判定する。次に、このような条件を満たさなかった場合は、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）および標準偏差σＣ／ＮｏがＣ／Ｎｏ用の規定値を満たし、差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）または標準偏差σＤＶが差分値用の規定値を満たした場合に、マルチパス無しと判定する。なお、これらの個別計測値用の条件と平均値用の条件を全て満たした場合に、マルチパス無しと判定してもよい。
【００６７】
次に、マルチパス無しと判定されれば（Ｓ１０４：Ｎｏ）、観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）の誤差分散σ２ＰＲとデルタレンジＤＲ（ｉｖ）の誤算分散σ２ＤＲを、予め設定した固定値に設定することで、重み付け係数を決定する（Ｓ１０５）。
【００６８】
一方、マルチパス有りと判定されれば（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、上述のマルチパス判定時に算出した今回の差分値の標準偏差σＤＶｋから誤差分散σ２ＤＶｋを算出し、記憶した最近の所定時間長（例えば１秒）分のデルタレンジＤＲ（ｉｖ）群から今回のデルタレンジの誤算分散σ２ＤＲｋを算出する（Ｓ１０６）。
【００６９】
次に、これら差分値の標準偏差σＤＶｋとデルタレンジの誤算分散σ２ＤＲｋと、前回の推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１とから（式２）を用いて、今回の観測擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｋを算出する（Ｓ１０７）。
【００７０】
次に、算出した今回の観測擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｋと前回の推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１とから、重み付け係数を決定する（Ｓ１０８）。
【００７１】
次に、上述のステップＳ１０５やＳ１０８により重み付け係数が決定されると、今回の観測擬似距離ＰＲ（ｉｖ）ｋと、前回の推定擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋ−１と、今回のデルタレンジＤＲ（ｉｖ）ｋとを（式１）に示す重み付けハッチフィルタに代入して、今回の推定擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋを算出する（Ｓ１０９）。この算出結果は、例えば測位演算部へ出力されるとともに、記憶され、以降の擬似距離の推定算出に利用される。
【００７２】
このように、本実施形態の擬似距離推定算出方法を用いれば、マルチパスの有無に影響されることなく、擬似距離を高精度に推定算出することができる。
【００７３】
次に、このような擬似距離推定算出処理を実現する装置構成を、図を参照して説明する。図５は、本実施形態の擬似距離推定機能部の主要構成を示すブロック図である。
【００７４】
図５に示すように、本実施形態の擬似距離推定機能部１は、キャリア相関部１３、コード相関部１４、デルタレンジ測定部１５、Ｃ／Ｎｏ測定部１６、擬似距離算出部１７、および擬似距離推定算出部１８を備える。キャリア相関部１３およびコード相関部１４は、本実施形態では個別のループで構成する例を示しているが、所謂コード相関結果をキャリア相関処理に利用し、キャリア相関結果をコード相関処理に利用する、所謂コード−キャリア統合追尾ループを用いてもよい。
【００７５】
これらキャリア相関部１３およびコード相関部１４には、ベースバンド変換部１２に接続している。ベースバンド変換部１２は、アンテナ１０で受信したＧＰＳ信号がＲＦ処理部１１によって中間周波数にダウンコンバートされたＩＦ信号が入力される。ベースバンド変換部１２は、キャリア相関部１３のキャリアＮＣＯ３３からのキャリア周波数信号を用いてＩＦ信号をベースバンドのコード信号に変換してコード相関部１４へ出力する。
【００７６】
キャリア相関部１３は、キャリア相関器３１、ループフィルタ３２、キャリアＮＣＯ３３を備える。キャリア相関器３１は、キャリアＮＣＯ３３からキャリア周波数信号と、ＲＦ処理部１１のＩＦ信号とを乗算して、キャリア位相差を出力する。出力されたキャリア位相差は、ループフィルタ３２を介してキャリアＮＣＯ３３へフィードバックされる。また、キャリア位相差は、デルタレンジ測定部１５へも出力される。
【００７７】
コード相関部１４は、Ｐ相関器４１Ｐ、Ｅ相関器４１Ｅ、Ｌ相関器４１Ｌ、加算器４２、ループフィルタ４３、コードＮＣＯ４４、シフトレジスタ４５を備える。
【００７８】
このコード相関部１４は、所謂Ｅａｒｌｙ−Ｌａｔｅ相関を行うことで、コード追尾を行う相関部である。
【００７９】
Ｐ相関器４１Ｐは、Ｐｕｎｃｔｕａｌレプリカコードとベースバンド変換部１２からのコード信号とを乗算してＰｕｎｃｔｕａｌの位相差データを出力する。Ｅ相関器４１Ｅは、Ｐｕｎｃｔｕａｌレプリカコードに対してコード位相が１／２ｃｈｉｐ分進むＥａｒｌｙレプリカコードとベースバンド変換部１２からのコード信号とを乗算してＥａｒｌｙの位相差データを出力する。Ｌ相関器４１Ｌは、Ｐｕｎｃｔｕａｌレプリカコードに対してコード位相が１／２ｃｈｉｐ分遅れるＬａｔｅレプリカコードとベースバンド変換部１２からのコード信号とを乗算してＬａｔｅの位相差データを出力する。なお、本実施形態では、Ｅａｒｌｙ，Ｐｕｎｃｔｕａｌ，Ｌａｔｅの各位相差を１／２ｃｈｉｐとしているが、状況に応じて適宜設定すればよい。
【００８０】
加算器４２は、Ｅａｒｌｙの位相差データとＬａｔｅの位相差データとを差分して、Ｅ−Ｌ相関データを生成する。Ｅ−Ｌ相関データは、ループフィルタ４３を介してコードＮＣＯ４４へフィードバックされるとともに擬似距離算出部１７へも出力される。
【００８１】
コードＮＣＯ４４は、Ｅ−Ｌ相関データに基づいてレプリカコードを生成し、シフトレジスタ４５へ出力する。シフトレジスタ４５は、コードＮＣＯ４４からのレプリカコードに基づいて、互いにコード位相が１／２ｃｈｉｐ分ずつ異なるＥａｒｌｙレプリカコード、Ｐｕｎｃｔｕａｌレプリカコード、およびＬａｔｅレプリカコードを生成する。ＰｕｎｃｔｕａｌレプリカコードはＰ相関器４１Ｐへ、ＥａｒｌｙレプリカコードはＥ相関器４１Ｅへ、ＬａｔｅレプリカコードはＬ相関器４１Ｌへ同期して出力される。
【００８２】
デルタレンジ測定部１５は、キャリア位相差からドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の所定時間長（例えば１秒）分を積分することで、デルタレンジＤＲ（ｉｖ）を算出する。
【００８３】
Ｃ／Ｎｏ測定部１６は、コード相関部１４からのＰｕｎｃｔｕａｌの位相差データを所定時間長（例えば１秒間）記憶し、これら記憶した時間軸上に列ぶ複数のＰｕｎｃｔｕａｌの位相差データをＦＦＴ処理等の周波数変換処理し、時間軸上のスペクトルと周波数軸上のスペクトルとからなる二次元の相関スペクトルからＣ／Ｎｏ（ｉｖ）を測定する。
【００８４】
擬似距離算出部１７は、コード相関部１４からのＥ−Ｌ相関データに基づいて、既知の方法から擬似距離ＰＲ（ｉｖ）を算出する。
【００８５】
擬似距離推定算出部１８は、デルタレンジ測定部１５からのデルタレンジＤＲ（ｉｖ）、擬似距離算出部１７からの擬似距離ＰＲ（ｉｖ）に基づいて、上述のように、差分値ＤＶ（ｉｖ）を算出する。擬似距離推定算出部１８は、差分値ＤＶ（ｉｖ）と、Ｃ／Ｎｏ測定部１６からのＣ／Ｎｏ（ｉｖ）とを用いて、個別計測値によるマルチパス判定を行うともに、差分値ＤＶ（ｉｖ）およびＣ／Ｎｏ（ｉｖ）から得られる差分値の平均値ＤＶ（Ａｖ）、差分値の標準偏差σＤＶ（ＡＶ）、Ｃ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａｖ）、差分値の標準偏差σＣ／Ｎｏ（ＡＶ）に基づいて連続値によるマルチパス判定を行う。
【００８６】
次に、擬似距離推定算出部１８は、マルチパス無しの判定であれば、固定値からなる重み付け係数が設定された（式１）に示す重み付けハッチフィルタを用いて、擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋを推定算出する。
【００８７】
一方、擬似距離推定算出部１８は、マルチパス有りの判定であれば、上述の説明のようにマルチパスの状況に応じた差分値の標準偏差σＤＶｋと、デルタレンジの誤算分散σ２ＤＲｋと、前回の推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１とから（式２）を用いて、今回の観測擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｋを算出する。そして、擬似距離推定算出部１８は、今回の観測擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｋと前回の推定擬似距離の誤差分散σ２ＰＲｅｋ−１とで重み付け係数が設定された（式１）に示す重み付けハッチフィルタを用いて、擬似距離ＰＲｅ（ｉｖ）ｋを推定算出する。
【００８８】
なお、上述の説明では、機能ブロックによる構成で、上述の擬似距離推定算出方法を実現する例を示したが、上述の擬似距離推定算出方法をプログラム化して、メモリに記憶しておき、ＣＰＵで当該プログラムを処理演算して、擬似距離推定算出を実行するようにしてもよい。
【００８９】
そして、このような擬似距離推定機能は、図６に示すような移動端末１００に利用される。図６は、本実施形態の擬似距離推定機能を備えた移動端末１００の主要構成を示すブロック図である。
【００９０】
図６に示すような移動端末１００は、例えば携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等であり、アンテナ１０、受信部１１０、測位装置１２０、アプリケーション処理部１３０を備える。
【００９１】
アンテナ１０は図５に示したアンテナと同じであり、受信部１１０は、図５のＲＦ処理部１１およびベースバンド変換部１２に相当する機能部である。
【００９２】
擬似距離推定部１０１が上述の擬似距離推定機能部に相当し、測位演算部１０２は、擬似距離推定部１０１からの擬似距離等や航法メッセージを用いて、自装置位置を測位し、測位結果をアプリケーション処理部１３０へ出力する。なお、受信部１１０、擬似距離推定部１０１および測位演算部１０２は、ＧＮＳＳ受信装置１２０として機能し、当該ＧＮＳＳ受信装置１２０を単独の装置として使用することもできる。
【００９３】
アプリケーション処理部１３０は、得られた測位結果に基づいて、自装置位置を表示したり、ナビゲーション等に利用するための処理を実行する。
【００９４】
このような構成において、上述の高精度な擬似距離を得られることで、高精度な測位結果が得られ、高精度な位置表示やナビゲーション等を実現することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１−擬似距離推定機能部、１０−アンテナ、１１−ＲＦ処理部、１２−ベースバンド変換部、１３−キャリア相関部、３１−キャリア相関器、３２−ループフィルタ、３３−キャリアＮＣＯ、１４−コード相関部、４１Ｐ−Ｐ相関器、４１Ｅ−Ｅ相関器、４１Ｌ−Ｌ相関器、４２−加算器、４３−ループフィルタ、４４−コードＮＣＯ、４５−シフトレジスタ、１５−デルタレンジ測定部、１６−Ｃ／Ｎｏ測定部、１７−擬似距離算出部、１８−擬似距離推定算出部、１００−移動端末、１０１−擬似距離推定部、１０２−測位演算部、１１０−受信部、１２０−ＧＮＳＳ受信装置、１３０−アプリケーション処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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